Biologia

Meiosis (Parte 1)

mayo 29, 2016



MEIOSIS



La meiosis es un proceso que incluye dos divisiones nucleares en secuencia, con lo que se obtienen núcleos hijos haploides que contienen sólo un miembro de cada par de cromosomas homólogos, por lo que el número de cromosomas se reduce a la mitad.

La meiosis puede ocurrir en distintas etapas del ciclo vital, según el tipo de organismo. Un proceso elaborado de emparejamiento de cromosomas que no tiene contraparte en la mitosis ocurre durante la profase I para asegurar que cada núcleo hijo tenga solo un conjunto de homólogos. El emparejamiento de los cromosomas se acompaña de la formación de una estructura proteinacea similar a una escalera que se denomina complejo sinaptonemico (SC). La cromatina de cada homologo establece una relación íntima con una de las barras laterales del SC. Durante la profase I los cromosomas homólogos participan en la recombinación genética que produce cromosomas con nuevas combinaciones de alelos maternos y paternos. Tras la recombinación, los homólogos permanecen unidos entre sí en puntos específicos llamados quiasmas, que representan sitios de recombinación. Los homólogos emparejados (llamados bivalentes o tétradas) se orientan en la placa de la metafase de manera que ambas cromátides de un cromosoma se dirigen hacia el mismo polo. Durante la anafase I los cromosomas homólogos se separan uno del otro, y los cromosomas maternos y paternos de cada tétrada se separan en forma independiente. Las células, que ahora tienen un contenido cromosómico haploide, continúan hacia la segunda división meiótica, durante la cual las cromátides hermanas de cada cromosoma se separan en los distintos núcleos hijos.

La recombinación genética durante la meiosis es resultado de la rotura y la reunión de cadenas de DNA de diferentes homólogos de una tétrada.

Durante la recombinación las regiones homólogas de diferentes cadenas de DNA se intercambian sin adición o pérdida de un solo par de bases. En un paso inicial, dos dobles se alinean una junto a la otra. Una vez alineadas, se producen las roturas en ambas cadenas de una de las dobles. En los pasos siguientes la cadena de DNA de un doble invade el otro doble, con lo que se forma una estructura interconectada.
Los pasos siguientes pueden incluir la actividad de nucleasas y polimerasas para crear y llenar todos los huecos en las cadenas, de manera similar a como se repara el DNA.

La meiosis ocurre en las células sexuales, por lo tanto ocurre tanto en hombres como en mujeres esto se llama GAMETOGÉNESIS.
Nosotras las mujeres pasamos por un proceso llamado ovogénesis y los hombres espermatogénesis. En ambos procesos se obtendrán 4 células con la mitad de la información genética y esta misma diferente una de la otra. 

 

En la imagen vemos las etapas de la gametogénesis en los vertebrados: comparación entre la formación de espermatozoides y huevos. En ambos sexos, una población relativamente pequeña de células germinales primordiales presentes en el embrión prolifera mediante mitosis para formar una población de células germinales (espermatogonia u oogonia) a partir de las cuales se diferencian los gametos. En el macho, la meiosis ocurre antes de la diferenciación, mientras que en la hembra, ambas divisiones meióticas tienen lugar después de la diferenciación. Por lo general cada espermatocito primario da origen a cuatro gametos viables, mientras que cada oocito primario produce sólo un huevo fertilizable y dos o tres cuerpos polares.


PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA:

En síntesis, en la primera división meiótica (meiosis I) se evidencian los cromosomas, cada uno de ellos formados por dos cromatidas. Estos cromosomas, mitad de ellos de origen materna y la otra mitad de origen paterno, después de haber sufrido algunos procesos durante la profase (en particular el crossing-over o recombinación del ADN, del cual hablaremos más delante), se disponen en zona ecuatorial de la célula.

Aquí no se dividen en las dos cromatidas, pero se unen a las fibras del huso mitótico para poder migrar a los dos polos. En este modo cada pareja de cromosomas homólogos, una se dirige a un polo mientras la otra pareja al otro. A final de la primera división meiótica, se han producido dos células y cada una de ellas con la mitad de los cromosomas homólogos, esta es la diferencia fundamental con la mitosis.

Ahora veremos más en detalle este proceso de división meiótica. Como en la mitosis, también la meiosis está formada por 4 fases que veremos a continuación.

Profase I de la meiosis

La cromatina visible en el núcleo celular se condensa de modo que se forman estructuras con una forma de bastoncillo, llamados cromosomas. Cada cromosoma aparece en forma de X, ya que está formado por dos cromatidas hermanas, unidos en un punto llamado centrómero. Las cromatidas derivan del proceso de duplicación del ADN, por lo tanto cada uno es idéntico genéticamente al otro.

En esta fase, y es el aspecto más importante de la meiosis, una vez que los cromosomas homólogos están unidos entre sí, se realizan intercambios cruzados (crossing-over o recombinación genética) véase foto 6. La membrana que rodea el núcleo desaparece y se forman unos microtúbulos proteicos, que se extienden de un polo a otro de la célula. La importancia de la recombinación genética radica en que es el proceso por el cual se aporta variabilidad a la composición genética de las células resultantes. crossing over de la meiosis



Metafase I de la meiosis
Los cuatro homólogos están dispuestos simétricamente en una línea imaginaria, en el plano ecuatorial, transversal a la zona. De esta manera, cada uno se dirige hacia uno de los dos polos de la célula.

Anafase I de la meiosis
Las fibras del huso mitótico se ponen en contacto con los centrómeros; cada tétrada migra a un polo de la célula.

Telofase I de la meiosis
En los dos polos de la célula madre se forman dos grupos de cromosomas haploides, donde solo hay un cromosoma de cada tipo. Los cromosomas se encuentran todavía en la fase tétrada. El citoplasma de las dos células se distribuye y se realiza a citocinesis, es decir la división celular de la célula madre en dos células hijas separadas. Las fibras del huso mitótico se desintegran y los cromosomas se dispersan.

SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA



La segunda división meiótica no incluye replicación del ADN. Los cromosomas formados por dos cromatidas, se desplazan a la línea ecuatorial y se pegan al huso mitótico: Las dos cromatidas de cada uno de los cromosomas se separan y migran a los polos.

De este modo se forman cuatro células, cada una de ellas con un conjunto haploide de cromosomas y sobre todo con una variedad de distintos cromosomas (origen materno y paterno). Durante esta separación se verifica una distribución independiente de los cromosomas maternos y paternos, así que al final habrá una variedad diferente de cromosomas en las cuatro células hijas.

Profase II de la meiosis
La cromatina se condensa de nuevo, de modo que se pueden ver los cromosomas, formados por dos cromátidas unidos por el centrómero. Otra vez se formará el huso mitótico de los microtúbulo

Metafase II de la meiosis
Los cromosomas están dispuestos en una línea ecuatorial, transversal respecto a las fibras del huso mitótico, de modo que cada cromátidas mire a uno de los polos de la célula. Los centrómeros pierden contacto con las fibras.

Anafase II de la meiosis
Las cromatidas migran cada uno de ellos a los polos de la célula, moviéndose a través del huso mitótico, de esta manera cada cromátida se convierte en un cromosoma.

Telofase II
En los dos polos de la célula, se forman dos grupos de cromosomas, las fibras del huso mitótico se disgregan, los cromosomas empiezan a desaparecer y al final se forma una membrana nuclear. El citoplasma de la célula se divide en dos, y eso lleva a la formación de dos células hijas haploides.


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